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Solución:
No puedo creer que haya escrito toda esa mierda sobre diodos …
De hecho, MUR860 sonará mejor, pero la explicación es un poco sutil:
Los diodos de silicio no se apagan instantáneamente. A medida que el voltaje a través del diodo se vuelve negativo, la corriente aún fluye en la dirección inversa durante un breve período de tiempo, hasta que se eliminan las cargas almacenadas dentro del diodo. Cuando se hace esto, el diodo se apaga.
Los diferentes diodos tienen características de recuperación tremendamente diferentes, como se muestra en este diagrama de alcance:
(fuente)
De hecho, la corriente se vuelve negativa (la dirección “incorrecta” para un diodo) durante un tiempo que se denomina “tiempo de recuperación”. El rojo tarda más.
En un convertidor CC-CC, es fundamental tener un diodo que se apague rápidamente. Imagínese utilizando el viejo 1N4001, con su tiempo de recuperación trr = 30 µs en un convertidor CC-CC funcionando a 200 kHz (tiempo de ciclo 5 µs). Ni siquiera tendría tiempo de apagarse. No funcionaría en absoluto. Esta es la razón por la que los convertidores CC-CC utilizan diodos mucho más rápidos.
Ahora, volvamos a tu material de audio. Verifique los trazos rojos y morados de arriba, notará que el rojo tarda más, pero apaga la corriente suavemente. El violeta se apaga muy bruscamente, con un di / dt enorme (4 amperios en como 10ns). No sucede así en un rectificador de 50Hz, la corriente no tiene tiempo para llegar a amperios antes de que el diodo se apague, solo unos pocos mA. Pero se entiende la idea.
Una vez que el diodo está apagado, ahora es un condensador. Cualquiera que sea la inductancia que haya en las trazas, cables, etc., formará un circuito de tanque LC con él y sonará.
La cantidad de timbres depende de la nitidez del desvío y de la corriente a la que se produce el desvío. Los diodos de recuperación rápida y suave producen menos timbre.
Ahora bien, este timbre suele tener una frecuencia bastante alta. Además, el fuerte di / dt en el apagado genera ruido de RF de banda ancha. Esto se acoplará a los circuitos cercanos, agregando todo tipo de ruido y basura a las señales sensibles. Esto no es audiophoolería, solo ingeniería.
Dicho esto, el MUR860 es caro, por lo que puede usar diodos baratos con una recuperación lenta y mala, si coloca tapas sobre ellos para absorber el pico de ruido de apagado. Todos los sintonizadores AM / FM alimentados por la red hacen esto, así como la mayoría de los equipos de audio de consumo. ¡Los fabricantes no colocarán una pieza a menos que sea necesario! Todo está optimizado en costes. Pero sin las tapas, el sintonizador se vería superado por el ruido y no recibiría la radio.
Luego puede agregar un amortiguador en el secundario del transformador para amortiguar el timbre LC.
Pregunta: ¿Existe algún beneficio en el uso de diodos separados sobre un solo chip rectificador de puente?
El beneficio es que puede elegir una recuperación rápida y suave o diodos Schottky. Los puentes de diodos enlatados generalmente consisten en diodos ultralentos.
y si no, ¿por qué parece tan popular hacerlo?
Porque funciona. Tenga en cuenta que 4 mayúsculas, a 3 centavos cada una, funcionan igual de bien, pero el factor de alardear es menor. Los diodos rápidos son más atractivos y obtienen más puntos de aceite de serpiente.
EDITAR, un antiguo rastro de alcance de mi disco duro … BYV27-150 diodos rápidos baratos, pequeño transformador de 12V 10VA.
El azul es el secundario del transformador. La parte superior plana es cuando el diodo está encendido, el capacitor de suministro se está cargando, lo que limita el voltaje en el secundario del transformador debido a su resistencia interna del devanado. El rastro azul hace un paso hacia abajo cuando el diodo se apaga. Es muy obvio, cae 1V, ¡no te lo puedes perder!
Tenga en cuenta que el diodo solo se apaga en el pico de la onda sinusoidal si la carga consume corriente cero. Cuando la carga consume corriente, que suele ser el caso, el diodo se apaga después del pico.
Ahora, me gusta ver esto a través de un filtro de paso alto (trazo amarillo a continuación). La amplitud se atenúa, ya que el filtro de paso alto debe usar una tapa pequeña, alrededor de 100pF, o de lo contrario rechazaría lo que quiero observar, por lo que la capacitancia de entrada del osciloscopio interactúa con él. Pero la forma general de la señal debería estar bien. Observe un repunte agudo y desagradable seguido de un timbre de alta frecuencia. Los diodos Qrr más altos como 1N4001 serían mucho peores.
EDITAR 2
He estado restaurando un amplificador viejo, cambiando los electrolíticos de 1979 … y este amplificador no tiene tapas en el puente de diodos. Probablemente porque no tiene sintonizador de AM. De todos modos, la forma de hacerlo es pegar la sonda del osciloscopio en el aislante de uno de los cables secundarios del transformador. No es necesario hacer ningún tipo de contacto (excepto, obviamente, poner a tierra la sonda). Esta basura se acopla a través del aislamiento del cable y dentro de la sonda del osciloscopio.
Eso es un pico de recuperación del rectificador. Desafortunadamente, aparece como modo común en los cables del transformador, lo que significa que todo el devanado secundario actúa como antena y acoplará capacitivamente los picos en circuitos cercanos. Las cosas de alta impedancia como el potenciómetro de volumen son una de las principales víctimas.
Probablemente esta sea la razón por la que este amplificador tiene un transformador que está protegido dentro de una lata de metal. Hubiera sido más barato poner tapas en los diodos OMI …
Ahora, por supuesto, también se puede medir la tensión secundaria, pegando la sonda en los terminales de la placa de circuito impreso:
Tiene el aspecto habitual: parte superior plana, luego un pico y una caída instantánea de unos pocos voltios cuando el diodo se apaga. Zoom sobre el pico:
Por lo tanto, los cables del transformador secundario tienen picos de 22 voltios (!!!!) con un tiempo de subida bastante rápido de 2 µs.
El problema no es que los diodos sean demasiado lentos para una rectificación adecuada (obviamente, la rectificación funciona bien). El problema ocurre cuando estos picos se acoplan a algunos circuitos sensibles. Esto es difícil de evitar, ya que aparecen como modo común en los cables del transformador.
OTRA EDICION
Cuando el osciloscopio no está de acuerdo con el simulador, uno o ambos podrían estar equivocados, sin embargo, siempre ayuda modelar el circuito real (es decir, tener en cuenta la inductancia del transformador) y observar los parámetros de la simulación …
Esto funciona como se esperaba. Debido a la inductancia del transformador (la corriente retrasa el voltaje), el diodo se apaga un poco más tarde de lo que se esperaría de la comparación visual del voltaje descargado del transformador (negro) y el voltaje del capacitor (verde). Un diodo perfecto también se apagaría en el mismo momento, luego el voltaje secundario del transformador volvería a su valor descargado. Esto es normal.
Lo que agrega la recuperación es una pequeña cantidad de tiempo para que la corriente del diodo se vuelva negativa. Por lo tanto, cuando el diodo se bloquea, la corriente del inductor no es cero, sino unos pocos mA. Esto no es mucho, porque 50Hz es muy lento.
Sin embargo, cuando el diodo se apaga, el inductor es lo suficientemente grande como para producir un pico de voltaje negativo agudo que provoca un zumbido en el tanque LC formado por la inductancia y la capacitancia del diodo, que es un problema de EMI.
En la vida real, el timbre es mucho más corto de lo que se muestra aquí, porque el inductor tiene muchas pérdidas a alta frecuencia. Aquí suena aproximadamente a 1 MHz.
El uso de diodos más rápidos (Qrr bajo) hace que se apaguen a una corriente negativa más baja, por lo que reduce la cantidad de energía disponible para excitar el timbre. Los diodos de recuperación suave producen un paso de corriente más suave, que tiene el mismo efecto. Entonces, los diodos de recuperación rápida / suave funcionan para reducir los problemas de EMI aquí. Pero una solución más económica es simplemente poner tapas en los diodos. Funciona igual de bien.
El rastro rojo es sin tapones y sin amortiguador. Suena a 1MHz. Agregar un límite de 10nF a través del diodo reduce la frecuencia de timbre a 100 kHz (verde), lo que ya no es un problema, también suaviza los bordes, por lo que el problema de EMI desaparece. El azul tiene un amortiguador agregado (R3 / C3). Mucho más limpio, pero no estrictamente necesario. Las pérdidas de hierro del transformador lo amortiguarían en su mayor parte de todos modos.
Resumen: Los diodos ultrarrápidos causan menos ruido, pero es solo por un efecto secundario sutil: dejan que se acumule menos corriente (y energía) en el inductor antes de apagarse, momento en el que la energía almacenada en el inductor se convierte en un timbre. Absorber la energía del inductor en un condensador y disiparla en una resistencia amortiguadora es igual de bueno, de hecho, funciona mejor por menos dinero … lo que significa que no hay una ganancia real de costo / beneficio para los costosos diodos superrápidos. Pero funcionan. Simplemente no son la solución óptima.
Casi invariablemente, el tipo de puente rectificador que muestra no es más barato que los diodos individuales y contiene los mismos diodos que podría usar en un puente discreto. Las unidades moldeadas son:
1. Normalmente, un montaje con un solo tornillo para facilitar el montaje físico donde no hay PCB.
2. Es más fácil de montar en un disipador de calor cuando está en una carcasa de aluminio (los tamaños más grandes) y puede tener conexiones de lengüeta para facilitar el cableado físico. 3. Normalmente para uso por debajo de 400 Hz
El TO220 y similares contendrán diodos discretos unidos por cable y sin encapsular. Estos factores de forma son mucho más fáciles de manejar (montaje tanto humano como mecánico)
El MUR860 es NO sin embargo, es poco probable que se utilice un puente rectificador y es poco probable que se utilice en las mismas aplicaciones que se utilizan en los rectificadores de puente moldeados. Este es un par de diodos de alta velocidad que se utiliza para conmutar fuentes de alimentación y un dispositivo relativamente especializado.
Al observar el rendimiento de los rectificadores que funcionan a 50/60 Hz, puede utilizar el simulador de circuito CircuitLab.
Aquí hay un rectificador de media onda simple que usa un diodo 1N4001. Esto tiene un tiempo de recuperación inverso muy pobre, pero es intrascendente a 50/60 Hz. Agregué una resistencia en serie a la fuente de CA ya que en este simulador no es parte del elemento fuente.
simular este circuito: esquema creado con CircuitLab
Si ejecuta la simulación, verá que no se ve ninguna corriente de recuperación inversa. Esto se debe a que a 50/60 Hz la tasa de cambio de la fuente de voltaje es muy baja, por lo que cualquier energía almacenada en la unión se disipa fácilmente.
Sin embargo, la historia cambia si aumenta la frecuencia, y con solo 1 kHz, el tiempo de recuperación inverso se convierte en un factor. Si examina las curvas, verá que el I (RR) es de aproximadamente 130 mA.
Si avanzamos aún más a 20 kHz, puede ver que el diodo está seriamente comprometido tanto por el almacenamiento de carga de unión como por el tiempo de recuperación inverso.
Entonces, si bien los tiempos de recuperación inversa son un problema serio en altas frecuencias, en 50/60 Hz no lo son. Esto se debe principalmente a que la tasa de cambio de voltaje (dv / dt) es mucho menor a bajas frecuencias.
¿Podría poner diodos de recuperación rápida en una aplicación de rectificador de 50/60 Hz, seguro que podría? Vería alguna mejora ….. muy, muy dudoso.
Desafiaría a cualquiera a encontrar una buena razón para usar diodos rápidos en este tipo de aplicación.
Finalizando este artículo puedes encontrar las ilustraciones de otros administradores, tú asimismo tienes el poder insertar el tuyo si dominas el tema.